绿色环保理念在“无机化学实验”中的渗透研究

［摘 要］ “无机化学实验”作为化学类第一门基础实验必修课程，其教学在很大程度上影响着学生专业能力、综合能力的发展和正确的社会发展理念的形成。顺应科技发展和环境保护协调可持续发展的政策要求，在“无机化学实验”教学的过程中融入绿色环保理念的思政教育，不但能够起到引导学生初步形成绿色化学环保理念的积极作用，而且还可以帮助学生培养相应的学科素养和创新思维，为学生将来发展成为应用型、创新型的绿色化学人才奠定良好基础。以“铜、银、锌、镉、汞”无机化学实验教学为例，通过绿色环保理念在“无机化学实验”教学中的灵活应用，探究将绿色环保理念渗透进“无机化学实验”中对于高校培养具有深厚绿色理念和较强环保能力的高素质化学人才的意义。

［关键词］ 绿色化学；无机化学实验教学；环境保护；人才培养；创新思维

［基金项目］ 2022年度湖南省教改项目“新工科背景下‘无机化学实验’课程思政建设实践”（HNJG-2022-0553）

［作者简介］ 彭 馨（1987—），女，内蒙古乌海人，工学博士，湖南师范大学化学化工学院副教授，硕士生导师，主要从事固废资源化研究；陈湘萍（1987—），男，湖南常德人，工学博士，湖南师范大学化学化工学院教授，博士生导师（通信作者），主要从事绿色低碳技术研究；张漫波（1972—），女，湖南益阳人，理学博士，湖南师范大学化学化工学院副教授，硕士生导师，主要从事功能配合物的合成及性能研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）22-0105-04 ［收稿日期］ 2023-10-11

引言

“绿水青山就是金山银山”，党的十八大报告把生态文明建设摆在了经济建设、政治建设、文化建设、社会建设同等重要的位置，“五位一体”的战略构想使生态文明建设成了评价社会发展的一个新尺度。自党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央把生态文明建设摆在全局工作的突出位置，绿色发展理念从提出到逐渐完善，已成为指导中国未来发展的五大理念之一，这一理念具有丰富的政治、经济和社会内涵，适应时代发展趋势［1］。

绿色化学在我国的提出顺应了可持续发展战略方针的要求，符合绿色环保理念，旨在降低维持人类生活水平所需的化学产品与科技发展过程中所使用与产生的有害化学物质。绿色化学的教育理念可以在高校化学教学中培养学生可持续发展的大局观。高校作为向社会输送人才的培养皿，应该要通过对学生进行绿色化学环保理念的思政教育，为社会培养出大批“绿色化学人才”，从而减少社会工业生产生活中产生的化学污染，保护我国的生态环境，推动我国的科技和环境保护相协调持续发展。

实验课程是对课堂教学的实践。“无机化学实验”则是所有化学相关专业大一新生进入大学以来最先接触到的一门基础实验课程。作为一门实践类课程，“无机化学实验”能够在无机化学课堂教学的基础上进一步帮助学生形成严谨的科学态度、养成规范的实验操作，并增强学生独立实验的动手能力、观察能力，为学生进一步学习后续化学实践类课程打下良好的基础，所以“无机化学实验”在大学化学中有着举足轻重的地位［2-3］。而将绿色环保理念渗透进“无机化学实验”教学，可以教育学生从实验室实验到化工厂生产过程中防治化学污染的重要性，教授学生从源头上防治化学污染的方法，帮助学生初步形成绿色化学理念，承担起保护环境的社会责任。综上，将绿色环保理念渗透进“无机化学实验”教学中可以培养学生多方面的化学学科素养［4-5］。

一、绿色环保理念在“无机化学实验”中的渗透研究——以“铜、银、锌、镉、汞元素实验”为例

（一）联系生活实际，让绿色环保理念渗透课堂内外

以“铜、银、锌、镉、汞”实验教学为例。首先，在教学导入环节，利用国内外重金属污染对自然环境和人类生活的恶劣影响的新闻案例进行导入，联系学生在高中阶段已学化学与环境相关知识，构成新旧知识冲突，提出重金属污染对自然环境的破坏以及对日常生活的影响。通过提问引发学生从绿色化学的角度去思考如何解决重金属污染问题，进一步激发学生保护环境的社会责任感以及对本节实验课课堂知识学习的兴趣。

其次，在本次实验原理的教学中，教师通过对“铜、银、锌、镉、汞”五种重金属元素及其化合物性质的教学，教授学生利用这五种元素的性质回收处理相应重金属离子的方法。并以此为启发，让学生自行总结其他元素及化合物回收和处理的方法。学生从解决重金属污染问题出发，了解和研究解决其他化学污染的方法，加强学生自身的环保意识，进一步培养学生利用专业知识独立解决实际问题的能力。

再次，在学生实验操作结束后告诉学生废液应规范集中回收，通过案例分析讲解工业废水未经处理直接排放对环境造成的危害，以工业废水类比实验室“三废”，无机实验废液中大多含有重金属离子，若直接倒入水槽或不加以处理会对自然环境造成污染。由此通过问题导向引导学生思考如何将废液进行绿色化处理或如何实现资源循环利用。此环节学生将新知与旧知融会贯通解决问题，拓展思维，培养创新能力，树立可持续发展观念。

最后，通过给学生布置课后作业，让学生借助文献调研或者其他方式了解绿色化学的基本原则与化学污染的防治手段。例如，重金属污染防治的方法，从源头上遏制重金属污染就是要对含有重金属离子的实验室废水和工业废水进行回收净化处理等。再让学生通过完成课外拓展练习，将已学绿色化学知识运用到解决生活实际问题当中，拓宽学生的专业视野，培养学生的专业认同感，顺应化学发展的趋势，将学生塑造成为绿色化学人才。

（二）实验改良研究，让绿色环保理念贯穿课堂

绿色化学旨在从源头上消除化学污染，将治理环境由治标转向治本。化学实验是化学相关专业学生在实践中检验理论准确性的必要途径，却也是造成环境污染、生态破坏的原因之一。根据绿色化学的要求，化学实验要从源头上减少或消除污染，应在改善实验方法和实验条件方面下功夫。在化学实验过程中，常因操作失误、副反应的产生、实验条件控制不当等问题造成试剂使用的浪费，以及“三废”排放的增加。因此，引导学生进行实验改良，思索如何改善实验方法和实验条件，在帮助学生树立绿色环保理念方面起着重要作用。

“无机化学实验”不仅是高校学生的专业课程，也是“有机化学实验”“分析化学实验”等实验课程的基础实验。其涉及大量重金属、有毒物质、有害气体，因此进行实验改良研究显得尤为必要。教师在讲述完实验原理、实验步骤和实验注意事项之后，以采用无汞盐法测定铁可以消除氯化汞对环境的污染、三价铁离子在强酸性环境不沉淀而在弱酸性环境下沉淀等为例，表明实验方法、实验条件对实验绿色化环保化有重要影响。由此抛出问题：在本次实验中如何改善实验方法、实验条件来践行绿色环保理念？然后通过师生互动、生生互动的形式来解决问题。学生们在与老师、与同学的思维碰撞过程中，交流了想法，打开了思维，培养了创新精神。

（三）改进教学方式，以绿色环保理念引领课堂

在实验课堂教学前，教师将提前在实验室录制好的本次实验相关的实验操作视频以及新仪器的使用操作视频上传至学习通线上教学平台，让学生通过学习通上的学习资源并结合无机化学实验教材中的实验原理进行课前预习。在实验课堂教学中，教师利用现代教育技术手段，改进了过去教师口头讲授、演示为主的教学模式。例如，使用微视频演示“铜、银、锌、镉、汞”硫化物沉淀的转移和洗涤实验操作。微视频的出现与使用，减少了教师在课堂上进行演示实验的次数，也就减少了演示实验过程中化学药品的使用，尤其是对于一些毒性较强、难处理、可能造成严重环境污染的无机实验，实现了绿色化改良。

在学生独立进行实验操作前，对于一些溶液的配制，如实验中使用到的不同浓度氢氧化钠溶液、盐酸溶液以及饱和碘化钾溶液等化学试剂的配制，教师可要求学生在正式动手进行实验操作前，根据实验操作内容计算同种浓度同一溶液所需溶液总体积，再根据浓度计算出所需物质的质量稍稍过量进行配置，这样做可以在保证实验成功的基础上，最大程度地减少实验药品的使用量。不但可以减少实验消耗的成本，而且还推进了实验室绿色化的进程，同时也帮助学生养成了节约实验药品的良好习惯，为学生后续实验课程的学习奠定了较好的行为基础。

在实验课堂教学结束后，鼓励学生在课外学习并使用虚拟仿真实验平台，通过虚拟仿真实验室重复练习无机实验的一些基础实验操作和仪器的使用操作。虚拟仿真实验室利用计算机模拟实验，能够减少一些造价高的实验药品或者有毒害的实验药品的使用，对于“铜、银、锌、镉、汞”性质实验以及其他容易产生化学污染的无机实验来说，可以实现实验室零污染零排放，推进绿色化学实验室的建设。但是，利用虚拟仿真实验平台进行实验教学还是一种新型教学模式，还不够成熟。很多学生都是在大学学习中第一次接触虚拟仿真实验，虚拟仿真实验以类似游戏的呈现形式，能够增加学生使用虚拟仿真实验平台进行实验的热情和兴趣。并且从另一方面来说，通过加强学生兴趣，还能够吸引更多有意向、有想法的学生加入虚拟仿真实验教学项目，为项目提供新媒体技术人才和创新的设计方案，从而推进虚拟仿真实验教学项目的发展，形成一个良性闭合回环，这对于加快绿色化实验室的建设也是有积极影响的。

（四）规范基本操作，在课堂中实践绿色环保理念

以“铜、银、锌、镉、汞”实验教学为例，该实验作为一种现象明显的性质实验，教师在讲解具体实验操作步骤的教学过程中，强调各类试剂取用量在不影响实验结果的基础上应尽可能少。这样不但可以节约化学药品的使用，而且还减少了课后对含有重金属离子的实验废水的处理量，从实验室源头上减少了化学污染的产生，在细微之处，培养学生绿色化学的环保理念。

除了对化学药品的取用量严格要求以外，更重要的是规范学生实验过程中的操作。例如，在本次实验操作过程中的斐林试剂与葡萄糖溶液的反应，强调斐林试剂（氢氧化铜溶液）要随配随用。其次在斐林试剂的制备过程中，氢氧化钠溶液要过量，在这种情况下就不能够太过节约，避免因小失大，导致实验失败后不得不重新进行实验造成更多的损失。还有就是银镜反应，尽管银镜反应实验操作看上去简单不复杂，学生在高中化学的学习中也已经有所接触和了解，但是实际上要成功得到漂亮的银镜可一点儿也不简单，尤其对于第一次亲自动手操作，实验经验比较薄弱的大一新生。这时就需要教师对他们的操作进行规范和提醒。比如，银镜反应的试管要洁净、加入氨水要适量，溶液混合后振荡要快速且充分，除了这些以外最重要的是银氨溶液只能现配现用，不能久置（一方面是为了节约药品，另一方面是出于安全考虑，因为久置后溶液中会产生氮化银、亚氨基化银等爆炸性物质），所以考虑到安全与环保，银氨溶液用多少配多少也是教师在教学过程中需要强调的。

最后，教师在实验原理和操作讲解结束后、学生独立实验开始前还应该对实验过程中产生的实验产物及化学废液的处理进行规范。比如，银镜溶解后含银离子的废液单独回收、有毒的含汞废液收集到实验室指定位置，再根据“三废”处理原则，由实验室集中处理。防止污染物从实验室流入自然环境造成化学污染，让学生从污染后再治理的理念向从源头上消除污染源的绿色化学理念进行转化。

（五）倡导多元评价，让绿色环保理念深入人心

建立由基础考核、过程考核、期末考核“三位一体”的考核评价体系。改变以往实验教学评价考核以考勤和实验课操作考核为标准的单一评价模式，例如在考核评价标准中补充对学生课前预习和课外拓展作业完成情况的评价。课外拓展作业是课堂教学的延伸，一般是将专业知识与社会实际问题挂钩。因此，学生通过完成教师布置的课外拓展任务能够拓宽自己的专业视野、巩固自己的专业知识、提升相应的专业能力，培养了学生的专业认同感和社会责任感以及解决实际问题的能力。

将基础考核、过程考核、期末考核相结合对学生实验课程的学习进行评价，避免因为一次实验操作不完美等客观因素对学生最终成绩造成较大影响，从而打击学生后续实验操作类课程学习的兴趣和自信。这样的考核体系虽然在一定程度上增加了教师的工作量，但从学生长远的发展来看，能够让学生学习由被动转化为主动，养成实验前预习、实验中细心、实验后进行课外拓展学习的好习惯，同时满足了“绿色化学”的要求。

二、结论与展望

在科技发展和环境保护并重的今天，绿色化学教育是培养学生绿色环保理念、可持续发展观的重要一环。尤其是对于化学类相关专业的学生而言，将绿色化学环保理念融入实验课堂教学当中，能够增强学生的社会责任感和专业认同感，提升学生的绿色环保意识。在高校化学教学中播种的绿色化学理念的种子在未来将会随着学生们进入社会的各行各业并生根发芽，推动化学及相关产业的绿色化发展。除此之外，在实验教学中融入绿色化学的环保理念还能够帮助培养学生成为应用型、创新型绿色化学人才，也是当前培养高素质化学人才重要的一环。基于本次研究成果，教师可以通过在设计的教学内容中融入相关绿色化学的思政教育；在教学过程中使用绿色环保的教学方法并鼓励学生进行绿色化创新实验等方式，将绿色环保理念渗透入化学教学当中，培养学生相应的科学素养和科研能力，为学生未来的专业发展奠定良好的基础（包括但不限于大学化学教学，初高中化学教学同样使用）。

参考文献

［1］徐行，陈晓辰.党的十八大以来绿色发展理念的提出与初步实践［C］//天津市社会科学界联合会.发挥社会科学作用 促进天津改革发展：天津市社会科学界第十二届学术年会优秀论文集（下）.南开大学周恩来政府管理学院，2017：6.

［2］黄剑平，石晓明，谷惠文.绿色化学理念下的无机及分析化学实验教学［J］.化工时刊，2022，36（2）：51-52.

［3］高丰琴，马占营，张引莉，等.绿色化学理念在无机实验基本操作教学中的应用［J］.教书育人（高教论坛），2020（27）：86-87.

［4］兰青，靳素娟，孙瑞雪，等.无机化学实验在应用型人才培养下的改革研究［J］.广州化工，2021，49（5）：148-149.

［5］刘利.虚拟仿真技术视角下无机化学实验教学的创新［J］.化工管理，2021（4）：21-22.